데이터 통신 1) 데이터통신이란

zh025700·2022년 12월 22일
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데이터통신

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데이터 통신

1. Overview

1.1 Data commmunication

우리는 의사소통을 할 때 정보를 교환한다.
이 교환은 face to face로 이루어지거나, 정말 멀리 떨어진 곳으로부터 이루어지기도 한다.

Telecommunication

  • 거리가 있는 의사소통

Data communications

  • 전송 미디어를 통한 두 기기의 데이터 교환

Components

데이터 통신은 5개의 요소를 가진다.

  • 메시지
    • 통신을 하는 정보(data)
    • text,number,pic,audio 등등
  • 송신자
    • 메시지를 보내는 기기
    • 컴퓨터, 전화, 카메라 등등
  • 수신자
    • 메시지를 받는 기기
    • 컴퓨터, 전화, 카메라 등등
  • 전송매체(Transmission medium)
    • 송 수신자 사이 메시지가 전달되는 물리적인 선
    • 케이블,,,
  • 프로토콜
    • 데이터 통신을 위한 규약
    • 통신 기기들끼리의 약속

Data Representation

데이터는 오늘날 정말 다양한 형태로 존재한다.

  • text
    • bit 패턴
  • numbers
    • bit 패턴
  • images
    • bit 패턴
  • audio
    • 아날로그 -> 디지털으로 변환되어서 통신 슉
  • video
    • 아날로그 -> 디지털으로 변환되어서 통신 슉

Data Flow

통신은 3가지 방법으로 일어난다.

  • simplex
    • 단방향으로 통신이 된다.
    • 한쪽이 주면 한쪽은 받기만
    • ex) 키보드와 모니터
      • 키보드는 주기만 모니터는 받아서 나타내기만
  • half-duplex
    • 각각은 전송과 수신이 된다 하지만 동시에 슉 슉은 안된다.
    • 한쪽이 받으면 받기만 가능함 받으면서 못보내
  • full-duplex
    • 받으면서 보내기가 가능하다.

1.2 Networks

네트워크

  • 통신을 위한 노드들의 연결 링크들
    • 노드(컴퓨터,데탑,노트북같은 기기들)

Network Criteria

네트워크에서 제일 중요한 척도는 퍼포먼스, 안정성, 보안성이다.

Performance

  • transit time과 response time을 포함한 시간
    • transit time
      • 다른 기기로 전달되는 시간
    • response time
      • 요청되고 답변될때까지의 시간
  • 성능은 유저, 전송매체, 하드웨어\소프트웨어의 성능에 따라 나뉜다.
  • 2개의 척도로 측정이된다
    • throughput
      • 많게
    • delay
      • 적게
    • 이 두 성분은 모순적이다.
      • 네트워크에서 보내는 데이터 양을 늘리기위해서 우린 throughput을 늘리지만, 네트워크의 혼잡을 막기위해 delay를 늘릴것이다.

Reliability

  • 안정성
  • 얼마나 실패를 안하는지로 측정한다.

Security

  • 보안성
  • 데이터 보호
  • 비인가 접근 제한

Physical structures

연결방법

네트워크는 링크를 통해 연결된 두 개 이상의 장치이다.
링크는 하나의 기기에서 다른 기기로 데이터를 전송하는 길이다.
통신을 위해서 기기들끼리는 무조건 링크로 연결되어 있어야한다.
두가지의 연결 방법이 있다.

Point to Point

  • 노드 사이를 직접 연결한다.
  • 링크는 오직 이 두 노드를 위해 사용된다.
  • ex) 리모컨과 tv

Multipoint

  • 하나의 연결로 여러 노드들을 연결
  • channel은 공유된다
    • 공간적이거나 시간적이게
      • 여러 기기가 링크를 사용할 수 있다면 공간적으로
      • 순차적으로 사용한다면 시간적으로

topology

노드들을 연결하는 방법은 다양한다
기본적으로 4가지의 토플로지가 있다.
fully connected, star, bus, ring

fully connected

  • 노드들끼리 다 연결된다.
    • point to point로
    • direct한 통신이 된다.
  • 노드들끼리 자신만의 링크를 사용해 traffic 문제가 없다
  • 노드들끼리 자신만의 링크를 이용해 온전한 데이터를 보낼 수 있다.
    • 보안성이 좋다.
  • 하나의 링크가 잘못되어도 전체 시스템이 망가지지 않는다.
  • 이 경우 링크가 너무 많아져 비용이 증가된다.
  • 많은 입출력 포트를 요구한다.
  • 비용이 비싸 주로 백본망에서 주요 컴퓨터를 연결할때 사용한다.

start

  • 각 노드들은 hub에 연결이 된다.

  • 각 노드들은 direct하게 다른 노드로 가지 않고 허브를 거친다.

  • 하나의 링크, 출력 포트만 있으면 된다.

    • 케이블과 같은 요소를 유지보수 설치 하기 쉽다.

  • 하나의 링크가 잘못되어도 전체 시스템은 망가지지 않는다.

    • 허브만 안전하면 괜찮다.

  • 허브가 죽으면 시스템이 다운된다.

  • LAN 네트워크에 주로 사용된다.

bus

  • 하나의 긴 케이블로 여러 노드들이 네트워크에 연결된다.
  • 설치하기 쉽다는 장접이 있다.
  • 하지만 새로운 기기를 새로 연결하려면 어렵다는 단점이 있다.
  • 한쪽이 고장나면 이후 뒤쪽 노드들이 다 마비된다.

ring

  • 각 기기는 두개의 기기와 point to point로 연결된다.
  • 데이터는 링 구조를 따라서 기기에서 기기로 연결된다... 목적지에 도착할 때 까지
  • 백본 네트워크에 주로 사용된다.
  • 설치, 유지보수가 쉽다.
  • 각 노드는 리피터의 역할도 한다.
    • 데이터를 받으면 다른 기기에 전달하기 위한 작업을 하고 넘겨준다(포워딩)
  • 링이 고장나면 전체 네트워크를 못 쓰기 때문에 이를 방지하기 위해 스위치나 여러개의 링을 사용한다.

1.3 Network Types

네트워크는 2가지 범주로 나뉘어진다.
Lan과 Wan.
Lan은 지역적이고 Wan은 전세계적으로 연결 가능하다.

Local Area Network

  • 회사, 빌딩 ,캠퍼스 같은 곳에서의 기기들의 연결이다.
  • ex
    • 집에서 PC와 프린터의 연결
    • 회사 기기들끼리의 연결
  • Lan의 host들은 각각 고유한 식별자와 주소를 가지고 있다.
  • 패킷이 보내질때 송신자의 주소와 수신자의 주소를 가지고 있다.
  • LAn은 과거 버스구조였다
  • 현재는 star 구조다

Wide Area Network

  • 통신을 위한 노드들의 연결이다.
    • Wan은 랜끼리 연결되기위해 필요하다.
  • 마을,주,도시,세계를 연결한다.
  • Lan과 달리 연결 기기들이 서로 연결된다.
    • Lan은 호스트끼리 연결되었다.
    • 연결기기 -> 스위치,라우터,모뎀..
  • Point to Point로 연결된다.
  • 연결기기를 통해 서로 연결된다.
    • 패킷이 오면 목적지로 포워딩되어 넘겨진다.

Lan에서 다른 Lan에 통신을 하고 싶으면,라우터를 통해 포워딩 되어 wan을 거쳐 다른 Lan으로 통신이 이루어진다.

Switching

라우터와 스위치의 차이

  • 라우터는 다양한 네트워크를 연결한다.
    • 네트워크 계층에서 작동한다
  • 스위치는 다양한 기기를 동시에 연결한다.
    • 데이타 링크 계층에서 작동한다

Switch network

  • 적어도 두개의 링크를 연결한다.

  • 스위치는 네트워크에서 다른 네트워크로 데이터를 포워딩하기 위해 필요하다.

  • 두개의 switch 네트워크 타입이 있다.

    • circuit switch
      • 스위치를 사용한다.
      • 노드끼리 통신을 하기 위해 노드를 연결하는 링크를 찾아서 생성한다.
        • 즉, 미리 자원을 할당해야한다는 소리다.
          • 자원이 없다면 통신을 못한다.
          • 효율이 떨어진다.
            • 대안으로 패킷 스위칭이..
    • packet switch
      • 데이터를 패킷으로 쪼개서 전송한다.
        • 패킷마다 경로가 바뀐다.
          • 라우팅을 통해
          • 미리 자원을 할당하지 않으니 그때그때 최적의 경로를 찾는다.
      • 라우터에서 버퍼링을 통해 스위칭한다.
        • 미리 링크를 만들지 않는다.

The Internet

인터넷

  • 서로 통신이 가능한 두개 이상의 네트워크

Internet은 1000개이상의 네트워크가 연결되어 있다.

Accessing the Internet

  • 인터넷에 연결을 원하면 ISP에 연결을 해야한다.
    • internet service providers
  • 물리적 연결은 Wan의 point to point 연결을 통해 진행된다.

1.4 Internet History

1.5 Standards and Administration

1.6 Protocol Layering

프로토콜

  • 송 수신자, 중간 기기가 통신을 효과적으로 하기위해 따라야하는 규칙
  • 통신이 단순하면 간단한 프로토콜을 쓰면 된다.
  • 통신이 복잡하면??
    • 각 계층마다 프로토콜이 있다

protocol layering principle

2개의 규칙이 있다

  1. 만약 양방향 통신을 원한다면, 각 레이어는 각 방향에서 각각 하나씩 두 개의 작업(송수신)을 수행할 수 있도록 해야 한다.
  2. 양 쪽에서 각 레이어별 결과는 동일해야한다.

Logical connections

  • 각 레이어별로의 결과는 동일해야한다.
    • 즉, 논리적으로 같아야한다.

1.7 TCP/IP Protocol suite

물리

  • 신호를 변환

데이터 링크

  • 장비간에 데이터를 교환

네트워크

  • 패킷을 생성

전송

  • 신뢰성있는 통신 제공을 위한 계층

어플리케이션

  • 데이터 활용

OSI Model

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